DE3724319C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axial-Lüfterrad, insbesondere für Brennkraftmaschinen, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 be­ schrieben ist.

Bekanntlich ist bei wassergekühlten Verbrennungsmotoren zwischen dem Kühler und dem Motorblock ein Lüfterrad angeordnet. Über das Lüfterrad wird Frischluft angesaugt, welche durch den Kühler hin­ durchgeführt und nach außen abgeleitet wird. Es ist dabei üblich, die Kühlluft axial durch das Lüfterrad zu führen, d. h. sie ge­ langt zunächst in einen Zwischenraum zwischen dem Lüfterrad und dem Motorblock und wird dort radial nach außen abgeführt. Ein derartiges Lüfterrad mit nach rückwärts gekrümmten Schaufeln ist aus der US-PS 45 69 632 bekannt.

Ferner ist aus der DE-OS 29 24 267 ein gattungsgemäßes Axial- Lüfterrad bekannt, welches eine näherungsweise radial gerichte­ te Ausströmung aufweist. Der Einstellwinkel nimmt vom Schaufel­ fuß zum Schaufelende hin zu. Es ist daher möglich, den zur Luft­ abführung zwischen dem Lüfterrad und dem Motorblock zur Verfü­ gung stehenden Raum zu verkleinern, d. h. das Lüfterrad näher am Motor anzuordnen, was im Automobilbau aus verschiedenen Gründen angestrebt wird.

Der Erfindundg liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axial-Lüfter­ rad der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die radiale Abströmung verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Lüfterrad nahe vor dem Motorblock liegen kann, weil das axial angesaugte Fluid nicht axial abströmt sondern radial ausgeblasen wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Lüfter­ rades in Achsrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Lüfterrads gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Aufsicht auf das Lüfterrad gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 und 5 zeigen jeweils ein Schaufelprofil.

In Fig. 1 ist der obere Halbkreis eines Lüfterrades mit einer Nabe 1 und einer darauf angeordneten Schaufel 2 ver­ anschaulicht. Die vollständige Gebläsebeschaufelung umfaßt für das dargestellte Beispiel insgesamt neun derartiger Schaufeln 2. Aus Gründen der übersichtlichen Darstellung ist jedoch nur eine einzige Schaufel 2 wiedergegeben, wobei im übrigen die Schaufelhohlseite dem Betrachter zugewandt ist.

Die abgebildete Berandung der Schaufel 2 stellt eine Pro­ jektion in die Zeichenebene dar. Geometrische Kenngrößen, insbesondere die Winkel und die Kurvenverläufe, können un­ mittelbar aus den Figuren entnommen werden, da die Zeich­ nung auf ein im Modell hergestelltes und erprobtes Lüfter­ rad zurückgeht. Bezüglich der Offenbarung dieser geometri­ schen Kenngrößen wird daher ausdrücklich auf die Figuren verwiesen, soweit sie nicht aus der folgenden Beschreibung entnehmbar sind.

Der Durchmesser D 1 der Nabe 1 und der Durchmesser D 2 des Lüfterrades, welches einen Außenumfangskreis 20 aufweist, verhalten sich in dem vorliegenden Beispiel wie 1 : 2,4.

Wie der Verlauf der Austrittskante 10 und der Eintrittskante 14 zeigt, ist die Schaufel 2 entgegen der Drehrichtung 4 mit einer Rückwärtskrümmung versehen. Ein Endpunkt 12 der Aus­ trittskante 10 am Schaufelende ist somit gegenüber einem Fuß­ punkt 5 auf der Nabe 1 nach hinten versetzt. Unterlegt man der dargestellten Anordnung aus Gründen der leichteren Ver­ deutlichung ein rechtwinkeliges Koordinatensystem, dessen Mittelpunkt 7 in der Achse des Lüfterrades liegt und dessen X- bzw. Y-Achse von Sehnen 15, 23, die sich im Mittelpunkt 7 schneiden, gebildet wird, so liegt der Endpunkt 12 um einen Winkel α 1 um die Sehne 23 nach hinten versetzt. Der Fuß­ punkt 5 liegt im Abstand a ₀ vor der Sehne 23.

Die Austrittskante 10 ist von der Nabe 1 ausgehend aus einem Kreisbogenstück mit dem Radius R 1 und im Bereich des Schaufel­ endes aus einer Geraden 17 mit der Länge C 1 zusammengesetzt. Das Kreisbogenstück besitzt den Mittelpunkt M 1, der im Ab­ stand a 1 und b 1 von einem Mittelpunkt M 2 eines die Eintritts­ kante 14 betreffenden Kreisbogenstücks liegt.

Die Eintrittskante 14 setzt sich aus drei Kreisbogen mit den Radien R 2, R 3 und den Mittelpunkten M 2, M 3 und M 4 zusammen. Der Mittelpunkt M 2 liegt im Abstand a 2 vom Fuß­ punkt und im Abstand b 2 von der Sehne 15. Die Mittelpunkte M 3 und M 4 befinden sich im Abstand a 3 bzw. a 4 und b 3 bzw. b 4 von den Sehnen 23 und 15. Aus der Figur ist ohne weite­ res zu entnehmen, daß die Krümmung der Eintrittskante 14 im Bereich des Schaufelendes stärker ist als im Bereich der Nabe 1.

Die Gerade 17 der Austrittskante 10 schließt mit einem vom Mittelpunkt 7 ausgehenden Strahl 13 einen Winkel α 2 ein.

In der Seitenansicht des Lüfterrades gemäß Fig. 2 ist die Hauptströmung des Fluids durch einen Pfeil 18 verdeutlicht. Demnach tritt das Fluid in axialer Richtung im Bereich der Nabe 1 ein und wird durch die Schaufel 2 bzw. den vollstän­ digen Schaufelkranz im wesentlichen radial ausgeblasen. Die Fig. 2 stellt wiederum eine Projektion der Schaufel 2 in die Zeichenebene dar. Ferner ist schematisch ein Gehäuse 21 im Schnitt dargestellt, welches den Einlauf des Fluids fest­ legt. Die Schaufelbreite ist in Fig. 2 mit B bezeichnet.

In der Fig. 3 ist eine radiale Aufsicht auf die mit dem Fluid beaufschlagte Druckseitenfläche 19 der Schaufel 2 ge­ zeigt. Im übrigen sind gleiche Einzelheiten wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 4 ist ein Profilschnitt gemäß der Schnittlinie A-A (Fig. 1) gezeigt. Dieser Profilschnitt ist identisch mit dem Profilschnitt entlang der Schnittlinie B-B, die durch die Mittelpunkte M 2 und M 3 verläuft. Die Schnittlinie A-A verläuft parallel zur Sehne 15 durch den Mittelpunkt M 2. Ferner schlie­ ßen die Schnittlinien A-A und B-B den Winkel α 3 ein (Fig. 1). Es handelt sich um ein Kreisbogenprofil mit einem Radius R 7 an der Schaufelrückseite. Die Profilhöhe an der Schaufelhohl­ seite ist mit f 1 und die Profildicke an der dicksten Stelle mit d 1 bezeichnet. Die Profilkontur wird ferner durch die Sehne S 1 und den Anstellwinkel β 1 sowie den Eintrittsradius R 8 und den Austrittsradius R 9 bestimmt, die in dem vorliegen­ den Beispiel gleich sind.

Die Fig. 5 zeigt einen Profilschnitt gemäß der Schnittlinie C-C (Fig. 1), die durch den Mittelpunkt M 2 sowie den Schnitt­ punkt der Eintrittskante 14 mit dem Umfangskreis 20 verläuft. Die Sehne ist hierbei mit S 2 und die Profilhöhe mit f 2 bezeich­ net. Aus einem Vergleich des Profils gemäß Fig. 5 und des Pro­ fils gemäß Fig. 4 wird deutlich, daß sich das Profil ausgehend vom Schnitt B-B zum Schnitt C-C rasch ändert. Insbesondere ist der zum Profil am Schaufelende gehörende Anstellwinkel β 2 deutlich größer als der Anstellwinkel β 1. Des weiteren ist der Radius R 12 des auf die Rückseite bezoge­ nen Kreisbogens gegenüber dem entsprechenden Radius R 7 gemäß Fig. 3 vergrößert. Die Radien R 10 und R 11 der Abrundungskreise und die größte Dicke d 2 sind dagegen kleiner.

Das Profil der Schaufel 2 gemäß den Schnittlinien A-A und B-B ist zur axialen Beaufschlagung mit dem Fluid ausgebil­ det, während das Profil am Schaufelende zur radialen Beauf­ schlagung ausgebildet ist.

In der folgenden Liste sind typische Bemessungen der geo­ metrischen Kenngrößen in Millimetern oder Winkelgeraden an­ gegeben:

Nabendurchmesser D 1: 175
Durchmesser D 2 des Außenumfangskreises: 420
Abstand A 0: 10
Abstand a 1: 40
Abstand a 2: 50
Abstand a 3: 119
Abstand a 4: 5
Abstand b 1: 97,5
Abstand b 2: 116
Abstand b 3: 110
Abstand b 4: 4
Radius R 1: 124
Radius R 2: 165
Radius R 3: 90
Radius R 4: 102
Länge C 1: 51
Winkel α 1: 10
Winkel α 2: 20
Winkel α 3: 15
Schaufelbreite B: 45
Radius R 7: 75
Radius R 8 und R 9: 1
Radius R 12: 100
Radius R 10 und R 11: 0,75
größte Dicke d 1: 5
größte Dicke d 2: 2,5
Anstellwinkel β 1: 45
Anstellwinkel β 2: 75

Claims (4)

1. Axial-Lüfterrad, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Nabe und mit darauf angeordneten Schaufeln, wobei der Anstellwinkel (β) vom Schaufelfuß zum Schaufelende hin zu­ nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) rückwärts gekrümmt sind, wobei die Rückwärtskrümmung an der Austrittskante (10) im Bereich der Nabe (1) aus einem Kreisbogen mit einem ersten Radius (R 1) und im Bereich der Schaufelenden aus einer Geraden (17) zu­ sammengesetzt ist, daß die Rückwärtskrümmung an der Eintritts­ kante (14) aus drei Kreisbogen mit nach außen hin kleiner werdenden Radien (R 2, R 3 undR 4) zusammengesetzt ist.

2. Axial-Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endpunkt (12) der Geraden (17) am Außenumfangskreis (20) des Lüfterrades mit einem vom Mittelpunkt (7) des Lüfter­ rades ausgehenden und den Endpunkt (12) schneidenden Strahl (13) einen Winkel (α 2) von 20° aufweist.

3. Axial-Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilhöhe (f) des Profils im Bereich der Nabe (1) größer ist als im Bereich der Schaufelenden.

4. Axial-Lüfterrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufel-Profil und der Anstellwinkel (β) im ersten Drittel der Schaufel (2) unverändert bleibt.